2019-2020年九年級總復習 專題突破:微專題5 功、功率和機械效率的計算.doc
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2019-2020年九年級總復習 專題突破:微專題5 功、功率和機械效率的計算 一、利用滑輪組提升物體 利用滑輪組提升物體,分三種情況: 1.理想情況:不計動滑輪重力、不計繩重和繩與輪之間的摩擦,即W額=0,F(xiàn)=,η=1,Gh=Fs。 2.半理想情況:考慮動滑輪的重力,不計繩重和繩與滑輪之間的摩擦,即W額=G動h,F(xiàn)=,η=。 3.實際情況:考慮動滑輪的重力、繩重和繩與滑輪之間的摩擦(題目沒有說明,表明要考慮),即η=,F(xiàn)=。 【例】(xx,荊州)用如圖所示的滑輪組提升重物,當作用在繩子自由端的拉力為100 N時,能勻速提起重力為240 N的物體,不計繩重和摩擦,求: (1)動滑輪重力為多少? (2)若繞繩能承受的最大拉力為200 N,則該滑輪組的最大機械效率為多大? 【解析】(1)不計繩重和摩擦,知道拉力和物重的大小,利用F=(G物+G動)求動滑輪的重力; (2)已知繞繩能承受的最大拉力,根據(jù)F=(G物+G動)求出能承受的最大物重,再利用η===求滑輪組的最大機械效率。 【答案】(1)因為不計繩重和摩擦, 所以F=(G物+G動) 即100 N=(240 N+G動), 所以動滑輪的重力G動=60 N。 (2)因為繞繩能承受的最大拉力為200 N, 所以F最大=(G最大+G動) 即200 N=(G最大+60 N) G最大=540 N, 則滑輪組的最大機械效率 η====90%。 【對應練習】 1.(xx,重慶)工人借助如圖所示的裝置,在20 s時間內將重為700 N的貨物勻速提升了4 m,已知他對繩子的拉力為500 N。該過程中,工人所用裝置的機械效率為70%,工人對繩子拉力的功率為200W。 2.(xx,佛山)如圖所示,物體A在大小為10 N的拉力F作用下,以0.3 m/s的速度向右勻速運動(不計滑輪與細繩的摩擦及重力),若物體A與桌面間的摩擦力為1 N,下列說法錯誤的是( D ) A.拉力F做功的功率是3 W B.物體B的質量是2.7 kg C.物體B上升的速度是0.1 m/s D.物體A運動1 s,則物體B克服重力做功3 J 3.(xx,襄陽)用如圖所示的滑輪組提升貨物,已知動滑輪重30 N,貨物重360 N,上升速度是0.3 m/s,拉力F的功率是180 W(不計繩重)。求: (1)滑輪組的機械效率η。 (2)貨物上升3 m的過程中,克服摩擦力做的功。 解:(1)1 s內貨物升高的高度h=0.3 m,W有=Gh=360 N0.3 m=108 J,W總=P總t=180 J,η===60% (2)貨物上升3 m的時間t===10 s,W總=P總t=180 W10 s=1 800 J,W有=Gh=360 N3 m=1 080 J,提升動滑輪做的功W動=G動h=30 N3 m=90 J,克服摩擦力做的功Wf=W總-W有-W動=630 J 二、利用滑輪組水平拉物體 利用滑輪組水平拉物體,此時克服物體受到的摩擦力做的功為有用功,與物重、滑輪重無關;將上述公式中的G物換成f就行了。 理想情況:W有=fs,F(xiàn)=; 實際情況:η=,F(xiàn)=。 【對應練習】 4.(xx,德陽)如圖所示,在20 N的水平拉力F作用下,重200 N的物體沿水平地面向左做勻速直線運動,物體與地面間的滑動摩擦力為48 N,則滑輪組的機械效率為__80%__;若物體的速度為0.2 m/s,則1 min內拉力做的功為__720__ J。 5.(xx,泰安)一輛質量是3.5 103 kg的汽車不慎陷入泥濘地面,汽車司機組織人們用如圖所示的滑輪組將汽車拖出。已知整個過程中,水平拉力F是1103 N,汽車沿水平方向勻速移動了2 m,滑輪組的機械效率為90%。求: (1)拉力F做的總功。 (2)有用功為多大? (3)汽車受到的阻力大小。 解:(1)當汽車沿水平方向勻速移動了2 m時,繩子末端移動6 m,根據(jù)W總=Fs=1103 N6 m=6103 J (2)根據(jù)η=,W有用=ηW總=90%6103 J=5.4103 J (3)W有用=F拉s車,F(xiàn)拉==2.7103 N,由于車勻速運動,所以車受到的阻力f=F拉=2.7103 N 6.如圖甲所示,重為16 N的物體A在拉力F的作用下,5 s內勻速運動了0.5 m。拉力F做的功隨時間變化的圖象如圖乙所示。己知動滑輪重0.5 N,物體A在水平桌面上運動時受到的摩擦阻力f為物重G的0.25倍。求: 甲 乙 (1)拉力F的功率。 (2)拉力F的大小。 (3)克服繩重及摩擦所做的額外功占總功的比例。 解:(1)由圖象可知,5 s內拉力F做功2.5 J,拉力做功的功率P===0.5 W (2)由圖象可知,s=2h,繩末端移動速度v=2v物=2=2=0.2 m/s,做勻速運動時,由P=Fv得F===2.5 N (3)克服繩重及摩擦做的額外功W額=W總-W有-W動,由于物體A做勻速運動,拉力F′=f=0.25G=0.2516 N=4 N,則克服繩重及摩擦所做的額外功占總功的比例為==== 三、利用斜面提升物體 利用斜面提升物體分兩種情況: 1.理想情況:不考慮機械自重和摩擦,沿斜面拉上去所做的功Fs等于直接搬上去所做的功Gh,即Fs=Gh。 2.非理想情況:考慮機械自重及摩擦,W有=Gh,W總=Fs,W額=fs,η==。 【對應練習】 7.(xx,呼和浩特)已知斜面傾角為30,斜面高為2 m。小兵同學用繩子沿斜面將重為400 N的木箱由斜面底端勻速拉到頂端。拉力大小為300 N,繩重不計。求: (1)小兵對木箱做的有用功。 (2)斜面的機械效率。 (3)斜面對物體施加的摩擦力。 解:(1)W有=Gh=400 N2 m=800 J (2)η====66.7% (3)W額=W總-W有=1 200 J-800 J=400 J,則f===100 N- 配套講稿:
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